乙腈和甲醇選擇性合成丙烯腈的堿土催化劑研究.pdf

1、丙烯腈是一種非常重要的化工原料,也是生產(chǎn)許多日用品的基礎(chǔ)原料.目前全球95﹪以上的丙烯腈是通過(guò)Sohio丙烯氨氧化路線(xiàn)生產(chǎn)的.乙腈是丙烯氨氧化制丙烯腈的主要副產(chǎn)物,用量很小.因此,如何將乙腈轉(zhuǎn)化為其它有用的化學(xué)品,是提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有效途徑.通過(guò)在CH<,3>CN的α位上引入碳原子將CH<,3>CN轉(zhuǎn)化為更有價(jià)值的丙烯腈是一個(gè)很好的方法.甲烷、甲醇和甲醛可用作反應(yīng)的甲基化試劑.如果乙腈甲基化技術(shù)過(guò)關(guān),將來(lái)可以利用合成氣(CO+H

2、<,2>)和NH<,3>反應(yīng)合成乙腈,合成氣又可以由甲烷重整制取,這樣就可以充分利用我國(guó)豐富的天然氣資源,以取代從日益減少的石油資源(丙烯、丙烷)來(lái)制取丙烯腈的方法.制備了MgO上負(fù)載Fe、Cr、Mn、Ag等系列催化劑,運(yùn)用XRD、Mossbauer譜、TG-DTA、BET比表面、H<,2>-TPR、TPD和Laman光譜等表征技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行了表征.分別考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、活性組份含量、催化劑焙燒溫度、焙燒時(shí)間等因素對(duì)乙腈的甲醇

3、氧化甲基化制丙烯腈的反應(yīng)性能影響,發(fā)現(xiàn)除Ag外,其它加入的過(guò)渡金屬對(duì)MgO催化劑的催化性能有很大提高.浸漬法制備的Fe/MgO催化劑比沉淀法制備的Fe/MgO催化劑性能要好.對(duì)浸漬法制備的Fe/MgO催化劑,當(dāng)Fe負(fù)載量為5﹪時(shí)最佳,在反應(yīng)溫度為400℃時(shí)具有較好的反應(yīng)性能,乙腈轉(zhuǎn)化率為22.6﹪,丙烯腈選擇性達(dá)81.9﹪.XRD和Mossbauer譜表明Fe是以微小的超順磁顆粒狀α-Fe2O3的形式高度分散在MgO中的,且微晶粒度小于

4、10nm.TPR顯示Fe/MgO催化劑有兩個(gè)TPR還原峰.低溫還原峰α歸屬于Fe<,2>O<,3>向Fe<,3>O<,4>的還原,高溫還原峰β歸屬于Fe<,3>O<,4>向單質(zhì)Fe的還原.CO<,2>-TPD表明催化劑表面適當(dāng)強(qiáng)度的強(qiáng)堿中心數(shù)目越多對(duì)反應(yīng)越有利.CH<,3>OH-TPD表明MgO中添加Fe后CH<,3>OH解離更容易是提高催化活性的一個(gè)原因.對(duì)Cr/MgO催化劑當(dāng)Cr負(fù)載量為0.5~5﹪,焙燒溫度600℃,反應(yīng)溫度400